МОДЕЛЮВАННЯ БАГАТОКАНАЛЬНОЇ СМО
Мета роботи: Отримання практичних навиків по застосуванню засобів GPSS для моделювання багатоканальних систем масового обслуговування.
При підготовці до лабораторної роботи необхідно вивчити принципи побудови моделей багатоканальних пристроїв , а також опис відповідних об'єктів мовою GPSS.
Короткі теоретичні відомості
1.1 Моделювання багатоканальних СМО
Для моделювання однорідних багатоканальних СМО GPSS надає спеціальний засіб – багатоканальний пристрій (БКП), число каналів обслуговування у складі якого визначається користувачем. У програмній моделі може бути декілька БКП, які розрізняються цифровими або символьними іменами. Використання БКП для моделювання одного з декількох паралельно працюючих приладів аналогічно використанню одиночного приладу.
На рис. 1.1 приведений алгоритм роботи моделі БКП.
| ПРИХІД ТРАНЗАКТА | |||
| ПРИЄДНАННЯ ДО ЧЕРГИ | |||
| ЗАНЯТТЯ ВІЛЬНОГО ПРИСТРОЮ ТРАНЗАКТОМ | |||
| ВІДХІД З ЧЕРГИ | |||
| ОБСЛУГОВУВАННЯ ТРАНЗАКТА | |||
| ТРАНЗАКТ ЗВІЛЬНЯЄ ПРИСТРІЙ | |||
Рис. 1.1 – Алгоритм роботи БКП в програмі моделі
Транзакт входить в блок, що здійснює обслуговування, в тому випадку, якщо вільний хоч би один з каналів обслуговування, інакше – транзакт чекає обслуговування в черзі. До всіх приладів БКП утворюється загальна черга. Коли підходить черга, та вимога поступає в будь-який вільний прилад.
|
|
|
1.2 Об'єкти мови GPSS для моделювання БКП
Моделювання БКП засобами мови GPSS виконується за допомогою блоків ENTER (УВІЙТИ) і LEAVE (ВИЙТИ), кожен з яких має два операнди А і В, якими можу бути константи або СЧА:
§ A - символьне або числове ім'я БКП (обов'язковий операнд);
§ B - число каналів, займаних одним транзактом (за умовчанням B = 1).
При вході транзакта в блок ENTER інтерпретатор імітує заняття B паралельно працюючих приладів шляхом виконання наступних дій:
§ значення лічильника входів БКП збільшується на значення операнда B;
§ число зайнятих каналів (вміст БКП) також збільшується на значення B;
§ число вільних каналів (доступна ємність БКП) зменшується на величину B.
Коли транзакт входить в блок LEAVE, інтерпретатор імітує звільнення B приладів: число зайнятих каналів зменшується, а число вільних каналів збільшується на величину операнда B.
1.3 Задання ємності БКП
Ємність БКП визначається за допомогою рядка опису STORAGE (БАГАТОКАНАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ). Допустимі два варіанти використання цього рядка. Перший з них припускає використання окремого рядка для завдання ємності одного БКП і має наступний вигляд:
|
|
|
| NAME | STORAGE | 5 |
де NAME - числове або символьне ім'я БКП, записане в полі імені;
5 - ємність БКП.
Другий варіант забезпечує завдання ємностей декількох БКП за допомогою одного рядка. При записі цього варіанту рядка поле імені не використовується. Наприклад, рядок для опису двох БКП з іменами S1 і S$LINE і ємністю 5 і 20 відповідно має вигляд:
| NAME | STORAGE | S1,5 / S$LINE,20 |
Якщо ємність БКП явно не задана, то інтерпретатор привласнить такому БКП ємність, рівну 
- 1 = 2147483647.
Приклад типового моделювання БКП приведений на табл. 1.1.
Таблиця 1.1
| SERVER | STORAGE | 5 | ||
| QUEUE | LINE | |||
| ENTER | SERVER | |||
| DEPART | LINE | |||
| ADVANCE | 18, 5 | |||
| LEAVE | SERVER |
1.4 Приклад моделювання багатоканальної СМО
Постановка завдання. У склад АСУ входять 50 комп'ютерів, об'єднаних в локальну мережу для вирішення різних виробничих завдань. Робота на комп'ютерах йде 8 годин в день, 5 днів в тиждень. Будь-який з п'ятдесяти комп'ютерів може вийти з ладу. В цьому випадку він буде замінений одним з чотирьох резервних комп'ютерів або відразу (за наявності вільного комп'ютера в резерві), або при його появі. Комп'ютер, що вийшов з ладу, поступає в ремонт. Ремонтом займаються чотири фахівці - електронщики. Після закінчення ремонту комп'ютер готовий до роботи як резервний.
|
|
|
У існуючому замкнутому циклі роботи комп'ютера можна виділити 4 основних етапа (рис. 1.2 ):
Рис. 1.2 – Цикл роботи комп'ютера в даному прикладі
Всього в системі знаходиться 54 комп'ютери. Час напрацювання комп'ютера на відмову розподілений рівномірно і складає 164 ± 36 годин; час ремонту також розподілений рівномірно і складає 6 ± 2 години.
У завданні зроблені наступні припущення:
§ розподіл часу напрацювання на відмову і часу ремонту однакові для всіх комп'ютерів, що знаходяться в системі;
§ розподіл часу ремонту не залежить від того, який з чотирьох фахівців – електронщиків займається ремонтом.
Необхідно побудувати і досліджувати GPSS-модель описаної системи. Час дослідження системи – 3 року (156 тижнів).
Метод побудови моделі. Спочатку слід визначити обмеження, що існують в системі, а потім вибрати елементи GPSS для задоволення цих обмежень. У даній системі існує три обмеження:
|
|
|
§ число фахівців – електронщиків, які займаються ремонтом;
§ максимальне число комп'ютерів, що одночасно працюють в складі АСУ;
§ загальне число комп'ютерів, що знаходяться в системі.
Для моделювання двох перших обмежень зручно використовувати багатоканальні пристрої (відповідно REPAIR і WORK), а третє обмеження зручно моделювати транзактами. Алгоритм роботи програми моделі приведений на рис. 1.3.
| ВИЗНАЧЕННЯ 54 КОМП'ЮТЕРІВ | |||
| КОМП'ЮТЕР ПОСТУПАЄ В РОБОТУ | ||
| КОМП'ЮТЕР ПРАЦЮЄ В СКЛАДІ АСУ | |||
| КОМП'ЮТЕР ВИХОДИТЬ З ЛАДУ | |||
| КОМП'ЮТЕР ПОСТУПАЄ В РЕМОНТ | |||
| РЕМОНТ КОМП'ЮТЕРА | |||
| ЗВІЛЬНЕННЯ ЕЛЕКТРОНЩИКА | |||
| КОМП'ЮТЕР ЗНАХОДИТЬСЯ В РЕЗЕРВІ | |||
Рис. 1.3 – Алгоритм роботи програми моделі
Складання таблиці визначень (табл. 1.2). Одиниця часу 1 година. Блок-діаграма GPSS-модели приведена на рис. 1.4.
Таблиця 1.2 – Таблиця визначень для даного прикладу
| Елементи GPSS | Призначення елементів |
| Транзакти: | |
| 1-й сегмент моделі | Комп'ютери |
| 2-й сегмент моделі | Таймер |
| Багатоканальні пристрої: | |
| REPAIR | Фахівці – електронщики (4 чол.) |
| WORK | АСУ (50 комп'ютерів) |
Рис. 1.4 – Блок – діаграма GPSS-модели
Складання програми моделі проводиться на підставі початкових даних і визначеної раніше послідовності блоків. Програма імітації системи приведена в табл. 1.3.
Таблиця 1.3
| 1 | REPAIR | STORAGE | 4 | ; 4 SPECIALISTS |
| 2 | WORK | STORAGE | 50 | ; 50 COMPUTERS WORK IN ACS |
| 3 | GENERATE | , , , 54 | ; SET 54 COMPUTERS | |
| 4 | BACK | ENTER | WORK | ; GO TO WORK |
| 5 | ADVANCE | 164, 36 | ; WORK IN ACS | |
| 6 | LEAVE | WORK | ; FAIL, OUT OF WORK | |
| 7 | ENTER | REPAIR | ; GO TO REPAIR | |
| 8 | ADVANCE | 6, 2 | ; REPAIR | |
| 9 | LEAVE | REPAIR | ; OUT OF REPAIR | |
| 1 | TRANSFER | BACK | ; GO BACK | |
| 1 | GENERATE | 6240 | ; SET TIMER AT 6240 HOURS | |
| 1 | TERMINATE | 1 | ; SHUT OFF THE RUN | |
| 1 | START | 1 | START THE RUN | |
Вихідні дані програми після виконання програми документування результатів роботи моделі можна проглянути у файлі REPORT.GPS. Для аналізу результатів моделювання в табл. 1.4 приведена статистична інформація про багатоканальні пристрої (всього для кожного багатоканального пристрою можна отримати 10 різних числових параметрів, в табл. 1.4 приведені основні з них):
Таблиця 1.4 – Статистична інформація про багатоканальні пристрої
| STORAGE | CAP. | MIN. | MAX. | ENTRIES | AVE. C. | UTIL | DELAY |
| REPAIR | 4 | 0 | 4 | 1874 | 1,79 | 0,447 | 0 |
| WORK | 50 | 0 | 50 | 1924 | 49,91 | 0,998 | 2 |
Розглянемо призначення приведених параметрів БКП:
§ CAPACITY (CAP.) – визначає ємкість БКП;
§ MINIMUM CONTENTS (MIN.) – визначає мінімальний вміст БКП в процесі моделювання;
§ MAXIMUM CONTENTS (MAX.) – визначає максимальний вміст БКП в процесі моделювання;
§ ENTRIES – визначає загальне число транзактов, що увійшли до блоку ENTER відповідного БКП;
§ AVERAGE CONTENTS (AVE. C.) – визначає середній вміст БКП в процесі моделювання;
§ AVERAGE UTILIZATION (UTIL.) – визначає середнє завантаження (коефіцієнт використання) БКП;
§ DELAY – визначає число затриманих транзактов (що не увійшли в БКП) на момент закінчення моделювання.
Аналіз результатів моделювання. На підставі даних, отриманих в результаті моделювання роботи системи, можна зробити наступні виводи:
§ багатоканальний пристрій REPAIR використовується не ефективно, оскільки середнє завантаження пристрою менше 50 %;
§ середній вміст БКП REPAIR рівний 1,79 – це говорить про те, що для нормальної роботи системи досить двох електронщиків, виконуючий ремонт і настройку комп'ютерів;
§ БКП WORK використовується майже на 100 %, що дає можливість говорити про оптимальне число комп'ютерів в складі АСУ.
Порядок виконання роботи
Постановка завдання.
Морськi судна двох типiв прибувають в порт, де вiдбувається їх розвантаження і навантаження. Інтервал прибуття суден до порту має рівномірний розподіл з параметрами: 130 
30 хвилин для суден першого типу і 390 60 хвилин для суден другого типу.
У порту є два буксири, що забезпечують введення i виведення суден з порту. До першого типу належать судна малого тоннажу, що потребують використання одного буксира. Судна другого типу мають великi розмiри i їх введення і виведення з порту потребує двох буксирiв. Через рiзнi розмiри цих двох типiв суден необхiднi i причали рiзних розмiрiв. Крiм того, судна мають рiзний час, необхiдний для їх навантаження та розвантаження. Вихiднi данi для моделювання наведенi у табл. 2.1.
Побудувати модель системи, в якiй можна оцiнити час чекання суднам кожного типу входу в порт (час чекання входу в порт складається iз часу чекання вільного причалу i (або) очiкування буксира). Судно, що чекає звiльнення причалу, не обслуговується буксиром доти, доки не буде наданий потрiбний причал. Судно другого типу не займає буксир доти, доки йому не будуть доступнi обидва буксири.
Таблиця 2.1
| № варіанту | Час входу в порт і виходу з нього, хв. | Кількість доступних причалів | Час навантаження-розвантаження, год. | |||
| Судно 1 типу | Судно 2 типу | Судно 1 типу | Судно 2 типу | Судно 1 типу | Судно 2 типу | |
| 1 | 30 7
| 45 12
| 6 | 3 | 12 2
| 18 4
|
| 2 | 35 5
| 30 8
| 5 | 4 | 10 3
| 20 5
|
| 3 | 40 8
| 50 10
| 6 | 2 | 11 4
| 22 3
|
| 4 | 25 4
| 35 7
| 5 | 3 | 8 2
| 16 2
|
| 5 | 45 9
| 40 6
| 6 | 5 | 9 3
| 15 3
|
| 6 | 30 7
| 42 10
| 4 | 5 | 11 3
| 19 4
|
| 7 | 35 5
| 34 6
| 5 | 4 | 13 5
| 17 5
|
| 8 | 40 8
| 46 9
| 6 | 4 | 14 6
| 21 5
|
| 9 | 25 4
| 38 7
| 4 | 3 | 10 4
| 18 3
|
| 10 | 45 9
| 48 11
| 5 | 2 | 9 3
| 15 5
|
| 11 | 45 12
| 30 7
| 6 | 3 | 11 3
| 18 4
|
| 12 | 30 8
| 35 5
| 5 | 4 | 13 5
| 20 5
|
| 13 | 50 10
| 40 8
| 6 | 2 | 14 6
| 22 3
|
| 14 | 35 7
| 25 4
| 5 | 3 | 10 4
| 16 2
|
| 15 | 40 6
| 45 9
| 6 | 5 | 9 3
| 15 3
|
| 16 | 42 10
| 30 7
| 4 | 5 | 12 2
| 19 4
|
| 17 | 34 6
| 35 5
| 5 | 4 | 10 3
| 17 5
|
| 18 | 46 9
| 40 8
| 6 | 4 | 11 4
| 21 5
|
| 19 | 38 7
| 25 4
| 4 | 3 | 8 2
| 18 3
|
| 20 | 48 11
| 45 9
| 5 | 2 | 9 3
| 15 5
|
Зміст звіту
Звіт по лабораторній роботі повинен містити: тему і мету роботи, умову завдання, тексти програм моделей, результати моделювання і їх аналіз, порівняння теоретичних і експериментальних даних, виводи.
Контрольні питання
1. За допомогою яких блоків моделюється багатоканальний пристрій?
2. Які значення мають операнди цих блоків?
3. Як задається ємність БКП?
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 934; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!